TWM617988U

TWM617988U - 發光元件

Info

Publication number: TWM617988U
Application number: TW110209233U
Authority: TW
Inventors: 歐政宜; 林志遠; 紀政孝
Original assignee: 兆勁科技股份有限公司
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-10-01

Abstract

本新型提供一種發光元件，其結構是由下而上依序形成有：一基底、一穿隧接面層、一下披覆層、一下侷限層、一主動層、一上侷限層、一上披覆層、一窗口層及一上電極。本新型藉由該穿隧接面層而使得該窗口層及該上電極從傳統LED的p型轉置為本新型的n型，由於n型窗口層的電阻比p型窗口層的電阻小得多，因此本新型發光元件的窗口層具有低電阻而有更佳的電流分佈功效，因而提高了發光效率。又由於n型上電極的電阻比p型上電極的電阻小得多，因此本新型發光元件的n型上電極相對於傳統LED的p型上電極而言，更有利於歐姆接觸。

Description

發光元件

本新型係有關於具有更佳的電流分佈功效窗口層的發光元件。

光學半導體元件例如發光元件，其包含發光二極體（Light-Emitting Diode, LED）及雷射二極體（Laser Diode, LD），發光元件是藉著磊晶技術在半導體底材上形成p-n接面或p-i-n接面，以達到發光之目的。傳統習知技術中之發光元件（例如LED）是由磊晶形成，其結構由下而上依序包括：基底（Substate）、分佈式布拉格反射鏡（Distributed Bragg Reflector, DBR）層、下披覆層（lower cladding layer）、下侷限層（confinement layer）、主動層（active layer）、上侷限層、上披覆層（upper cladding layer）及窗口層（window layer）。另有二個接觸層（Contact）例如為下電極（electrode）及上電極，在基底的下方則為下電極，至於在窗口層之上方則形成上電極，下電極及上電極分別與基底及窗口層形成歐姆接觸（ohmic contact）以對該主動層提供電能並注入載子。下電極、基底、分佈式布拉格反射層及下披覆層是第一傳導型例如n型，上電極、窗口層及上披覆層是第二傳導型例如p型，下侷限層、主動層及上侷限層則是未摻雜。例如，磷化鋁鎵銦（AlGaInP）系LED的的磊晶片結構是在砷化鎵（GaAs）構成的n型基底上依序生長n型DBR層、n型下披覆層，以及未摻雜AlGaInP構成的下侷限層、主動層及上侷限層，接著p型上披覆層、磷化鎵（GaP）構成的p型窗口層，以及接著GaP構成的p型上電極。

一般而言，窗口層是做為電流分佈（Current Spreading）層，這是利用窗口層的高導電率（低電阻）而使電流橫向擴散，以提高LED的發光效率。傳統LED的窗口層是以鎂摻雜（doping）的p型窗口層，其為了提高導電率而以9.0x10 ¹⁷atoms/cm ³的摻雜濃度進行鎂（Mg）摻雜，然而p型窗口層的鎂摻雜濃度有其限制，鎂摻雜濃度的上限值僅能達3.0x10 ¹⁸atoms/cm ³。換言之，目前LED以鎂摻雜的p型窗口層無法更進一步降低電阻。另外，以鎂進行摻雜存在另外一個問題是，使用鎂摻雜易有記憶效應，這使得磊晶製程中的反應腔背景環境維持及濃度設定參數等製程條件不易控制。

p型窗口層伴隨而來的是p型上電極，其為p型歐姆接觸層，通常是以高的摻雜濃度進行碳（C）摻雜以達到低電阻的要求，例如1.0x10 ¹⁹atoms/cm ³，然而高的碳摻雜濃度在製程上也並不容易控制。

有鑑於上述問題，本新型之目的旨在提供一種發光元件，其窗口層具有低電阻而使得電流分佈更佳以提高發光效率，且窗口層及上電極的製程容易控制。

為達上述目的，本新型係將傳統LED的p型窗口層轉置為n型。

本新型之一種發光元件，係至少包含：一基底；一下披覆層，該下披覆層設置於該基底的上方；一下侷限層，該下侷限層設置於該下披覆層的上方；一主動層，該主動層設置於該下侷限層的上方；一上侷限層，該上侷限層設置於該主動層的上方；一上披覆層，該上披覆層設置於該上侷限層的上方；一穿隧接面層，該穿隧接面層設置於該上披覆層的上方；一窗口層，該窗口層設置於該穿隧接面層的上方。

在另一實施例中，該穿隧接面層包含一重摻雜p型層及一重摻雜n型層，該重摻雜n型層係毗鄰設置於該重摻雜p型層的上方。

在另一實施例中，該重摻雜p型層係設置於該上披覆層的上方，該窗口層係毗鄰設置於該重摻雜n型層的上方。

本新型第之另一種發光元件，至少包含：一基底；一穿隧接面層，該穿隧接面層設置於該基底的上方；一下披覆層，該下披覆層設置於該穿隧接面層的上方；一下侷限層，該下侷限層設置於該下披覆層的上方；一主動層，該主動層設置於該下侷限層的上方；一上侷限層，該上侷限層設置於該主動層的上方；一上披覆層，該上披覆層設置於該上侷限層的上方；一窗口層，該窗口層設置於該上披覆層的上方。

在另一實施例中，該窗口層為n型窗口層。

在另一實施例中，該穿隧接面層包含一重摻雜p型層及一重摻雜n型層，該重摻雜p型層係毗鄰設置於該重摻雜n型層的上方。

在另一實施例中，該重摻雜n型層係設置於該基底的上方，該下披覆層係毗鄰設置於該重摻雜p型層的上方。

在另一實施例中，一上電極與該窗口層形成歐姆接觸，該上電極為n型電極。

為使本領域具有通常知識者能清楚了解本新型之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

首先請參閱第1圖，本新型的一種發光元件（Light-Emitting Diode）100，該發光元件100可以是發光二極體（Light-Emitting Diode, LED）及雷射二極體（Laser Diode, LD）。為了方便理解本新型的精神，以下實施方式是以LED的結構為舉例，然而本領域技術人員應當可以理解本新型的精神及結構也適用於LD。於第一種實施態樣中，該發光元件100係至少包含：一下電極10；一基底11，該基底11與該下電極10接觸，該基底11可以設置於該下電極10的上方或下方；一分佈式布拉格反射鏡（DBR）層12，該DBR層12設置於該基底11的上方，該DBR層12可以與該基底11的上表面接觸；一下披覆層13，該下披覆層13設置於該DBR層12的上方，該下披覆層13可以與該DBR層12的上表面接觸；一下侷限層14，該下侷限層14設置於該下披覆層13的上方，該下侷限層14可以與該下披覆層13的上表面接觸；一主動層15，該主動層15設置於該下侷限層14的上方，該主動層15可以與該下侷限層14的上表面接觸；一上侷限層16，該上侷限層16設置於該主動層15的上方，該上侷限層16可以與該主動層15的上表面接觸；一上披覆層17，該上披覆層17設置於該上侷限層16的上方，該上披覆層17可以與該上侷限層16的上表面接觸；一穿隧接面（tunnel junction）層TJ，該穿隧接面層TJ設置於該上披覆層17的上方，該穿隧接面層TJ可以與上披覆層17的上表面接觸；一窗口層18，該窗口層18設置於該穿隧接面層TJ的上方，該窗口層18可以與該穿隧接面層TJ的上表面接觸；一上電極19，該上電極19設置於該窗口層18的上方，該上電極19可以與該窗口層18接觸。該下電極10及該上電極19分別為一接觸層（Contact），該下電極10及該上電極19分別與該基底11及該窗口層18形成歐姆接觸（ohmic contact）以對該主動層15提供電能並注入載子。換言之，該發光元件100的結構是由下而上藉著磊晶技術依序形成有：該基底11、該DBR層12、該下披覆層13、該下侷限層14、該主動層15、該上侷限層16、該上披覆層17、該穿隧接面層TJ、該窗口層18及該上電極19，例如以分子束磊晶法（Molecular Beam Epitaxy, MBE）、金屬有機氣相磊晶法（metal organic vapor phase epitaxy, MOPVE）、低壓氣相磊晶法（low pressure vapor phase epitaxial method, LPMOVPE）或有機金屬氣相沈積法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD）等相關技術於反應腔室中的原位（in-suit）形成。當然，也可以不設置該DBR層12，此時該下披覆層13係設置於該基底11的上方，該下披覆層13可以與該基底11的上表面接觸。

該第一電極10為一第一傳導型電極，例如為n型電極。該基底11為一第一傳導型基底，例如為n型砷化鎵（GaAs）。該DBR層12為一第一傳導型DBR層，例如為n型DBR層，該DBR層12可以為砷化鋁鎵（AlGaAs）。該下披覆層13為一第一傳導型披覆層，例如為n型披覆層，該下披覆層13可以為磷化鋁銦（AlInP）。該下侷限層14的材料可以為（Al _xGa _1-x） _0.5In _0.5P，其中0＜x＜1，例如為0.65。該主動層15可以是具有一多重量子井結構的發光層，該多重量子井結構是由複數個堆疊對（圖未繪出）重複堆疊所構成，每一個該堆疊對包括一井層和一能障層。該主動層15的材料可以為（Al _yGa _1-y） _0.5In _0.5P，其中0＜y＜1，例如為0.65。該上侷限層16的材料可以為（Al _zGa _1-z） _0.5In _0.5P，其中0＜z＜1，例如為0.65。該下侷限層14、該主動層15及該上侷限層16則是未摻雜。該上披覆層17為一第二傳導型披覆層，例如為p型披覆層，該上披覆層17可以為磷化鋁銦（AlInP）。

該穿隧接面層TJ可以為包含一重摻雜第二型層及一重摻雜第一型層的多層結構，例如分別為重摻雜p型層TJ1及重摻雜n型層TJ2，該重摻雜n型層TJ2係毗鄰設置於該重摻雜p型層TJ1的上方，換言之，重摻雜第一型層係毗鄰設置於該重摻雜第二型層的上方。該穿隧接面層TJ之該重摻雜p型層TJ1係設置於該上披覆層17的上方，例如該穿隧接面層TJ之該重摻雜p型層TJ1係毗鄰該上披覆層17；該窗口層18係毗鄰設置於該重摻雜n型層TJ2的上方。該穿隧接面層TJ的材料可以是與該基底11匹配（match）的材料，例如該基底11使用GaAs，則該穿隧接面層TJ可以使用GaAs、AlGaAs、InGaP（磷化銦鎵）、AlInP（磷化鋁銦）、AlGaInP或GaP。

該窗口層18為一第一傳導型窗口層，例如為n型窗口層，該窗口層18具有較寬或不直接（indirect）的能隙（energy gap）以及較高的傳導性，該窗口層18可以為GaP、GaAsP或AlGaAs。該窗口層18可以是矽（Si）摻雜的GaP，矽摻雜濃度可以是1.0x10 ¹⁸atoms/cm ³。

該上電極19為一第一傳導型電極，例如為n型電極，而n型電極則可以是Si/Te（碲）摻雜的GaP，摻雜濃度可以是大於5.0x10 ¹⁸atoms/cm ³。

下表一列出傳統LED比較例1的結構對照表。

表一（比較例1）

層	註釋	材料	摻雜劑	摻雜劑含量（atoms/cm ³）	類型
1	下電極	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
2	基底	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
3	DBR層	AlGaAs	Si	6.0x10 ¹⁷	n
4	下披覆層	AlInP	Si	6.0x10 ¹⁷	n
5	下侷限層	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
6	主動層	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
7	上侷限層	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
8	上披覆層	Al ₀ _.5In ₀ _.5P	Mg	9.0x10 ¹⁷	p
9	窗口層	GaP	Mg	9.0x10 ¹⁷	p
10	上電極	GaP	C	1.0x10 ¹⁹	p

下表二列出本新型發光元件100實施例1（第一種實施態樣）的結構對照表。

表二（實施例1）

層	註釋	材料	摻雜劑	摻雜劑含量（atoms/cm ³）	類型
1	下電極10	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
2	基底11	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
3	DBR層12	AlGaAs	Si	6.0x10 ¹⁷	n
4	下披覆層13	AlInP	Si	6.0x10 ¹⁷	n
5	下侷限層14	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
6	主動層15	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
7	上侷限層16	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
8	上披覆層17	Al ₀ _.5In ₀ _.5P	Mg	9.0x10 ¹⁷	p
穿隧接面層 TJ	重摻雜p型層TJ1	GaP	C	大於5.0x10 ¹⁹	p
重摻雜n型層TJ2	GaP	Te	大於5.0x10 ¹⁹	n
9	窗口層18	GaP	Si	1.0x10 ¹⁸	n
10	上電極19	GaP	Si/Te	大於5.0x10 ¹⁸	n

本新型發光元件100實施例1（表二）與傳統LED比較例1（表一）相比較，實施例1是在比較例1一上披覆層與窗口層之間，實施例1多增加設置了該穿隧接面層TJ。與比較例1相對應之下，實施例1產生了以下優勢：（1）實施例1的該穿隧接面層TJ將比較例1的p型窗口層，轉置為實施例1的n型窗口層（前述該窗口層18），由於n型窗口層的電阻比p型窗口層的電阻小得多，因此實施例1的該窗口層18具有低電阻，所以該窗口層18具有更佳的電流分佈功效，因而提高了實施例1的發光效率。（2）由於實施例1的該窗口層18為n型窗口層，因此該上電極19也為n型電極，換言之，該穿隧接面層TJ也使得實施例1將比較例1的p型上電極，轉置為實施例1的n型上電極（前述該上電極19），由於n型上電極的電阻比p型上電極的電阻小得多，因此實施例1的該上電極19（n型上電極）相對於比較例1的上電極（p型上電極）而言，更有利於歐姆接觸。（3）意外的發現是，基於載子在n型半導體的移動速率大於載子在p型半導體的移動速率，因此電子／電洞在比較例1是在主動層的上半部耦合而發光，使得光場大部分偏在主動層的上半部，主動層的下半部並無法被有效的運用；然而實施例1利用該穿隧接面層TJ已經使得該窗口層18及該上電極19轉置為n型，因此相較於比較例1而言，實施例1的載子由上而下在該上電極19及該窗口層18的移動速率大於比較例1的載子由上而下在上電極及窗口層的移動速率，這使得實施例1中之光場L與該主動層15的量子井耦合更趨向在該主動層15的中間位置，使得該主動層15的上半部及下半部皆可以被有效的運用並補償了垂直方向的光場偏移，進而提高模態增益及降低臨界電流值，並使得發光元件100滿足高溫條件下操作及能夠具有高操作速率。（4）實施例1利用該穿隧接面層TJ已經使得該窗口層18轉置為n型，該窗口層18以矽摻雜，因此不再需要以比較例1窗口層的鎂摻雜，如前所述使用鎂摻雜易有記憶效應而使得磊晶製程中的反應腔背景環境維持及濃度設定參數等製程條件不易控制，所以實施例1相對於比較例1而言製程容易控制；另外，由於實施例1該窗口層18以矽摻雜，基於磊晶製程上以矽摻雜的容易度及穩定度大於鎂摻雜，因此實施例1矽摻雜濃度可以高達1.0x10 ¹⁸atoms/cm ³，而比較例1鎂摻雜濃度僅可達9.0x10 ¹⁷atoms/cm ³，再基於高摻雜濃度有利於降低電阻的因素，所以實施例1該窗口層18的電阻值顯然會低於比較例1窗口層的電阻值，也就是實施例1該窗口層18具有更佳的電流分佈功效，因而提高了實施例1的發光效率。（5）實施例1的該上電極19已經轉置為n型，該上電極19以Si/Te摻雜（濃度為大於5.0x10 ¹⁸atoms/cm ³），因此不再需要以比較例1上電極的高的摻雜濃度（1.0x10 ¹⁹atoms/cm ³）進行碳摻雜，如前所述高的碳摻雜濃度在製程上也並不容易控制，所以採用較低摻雜濃度的實施例1相對於需要高摻雜濃度的比較例1而言製程容易控制，而且所需的摻雜濃度也可以降低。

特別說明的是，當第一傳導型為n型，則第二傳導型為p型；或者，當第一傳導型為p型，則第二傳導型為n型。優選地，第一傳導型為n型，第二傳導型為p型。該DBR層12也可以用一金屬反射層替換，例如該金屬反射層以黏貼（bond）方式設置於該下披覆層13下方。因此本第一種實施態樣該發光元件100的結構是由下而上也可以依序為：該基底11、該金屬反射層、該下披覆層13、該下侷限層14、該主動層15、該上侷限層16、該上披覆層17、該穿隧接面層TJ、該窗口層18及該上電極19。當然，也可以不設置該金屬反射層，此時該下披覆層13係設置於該基底11的上方，該下披覆層13可以與該基底11的上表面接觸。

於第二種實施態樣中，請參閱第2圖，該發光元件100係至少包含：該下電極10；該基底11與該下電極10接觸，該基底11可以設置於該下電極10的上方或下方；該DBR層12設置於該基底11的上方，該DBR層12可以與該基底11的上表面接觸；該穿隧接面層TJ設置於該DBR層12的上方，該穿隧接面層TJ可以與該DBR層12的上表面接觸；該下披覆層13設置於該穿隧接面層TJ的上方，該下披覆層13可以與該穿隧接面層TJ的上表面接觸；該下侷限層14設置於該下披覆層13的上方，該下侷限層14可以與該下披覆層13的上表面接觸；該主動層15設置於該下侷限層14的上方，該主動層15可以與該下侷限層14的上表面接觸；該上侷限層16設置於該主動層15的上方，該上侷限層16可以與該主動層15的上表面接觸；該上披覆層17設置於該上侷限層16的上方，該上披覆層17可以與該上侷限層16的上表面接觸；該窗口層18設置於該上披覆層17的上方，該窗口層18可以與該上披覆層17的上表面接觸；該上電極19設置於該窗口層18的上方，該上電極19可以與該窗口層18接觸。換言之，本第二種實施態樣該發光元件100的結構是由下而上藉著磊晶技術依序形成有：該基底11、該DBR層12、該穿隧接面層TJ、該下披覆層13、該下侷限層14、該主動層15、該上侷限層16、該上披覆層17、該窗口層18及該上電極19。當然，也可以不設置該DBR層12，此時該穿隧接面層TJ係設置於該基底11的上方，該穿隧接面層TJ可以與該基底11的上表面接觸。

該第一電極10為第一傳導型電極，例如為n型電極。該基底11為第一傳導型基底，例如為n型基底。該DBR層12為第一傳導型DBR層，例如為n型DBR層。該穿隧接面層TJ之該重摻雜p型層TJ1係毗鄰設置於該重摻雜n型層TJ2的上方，換言之，該重摻雜第二型層係毗鄰設置於重摻雜第一型層的上方。該穿隧接面層TJ之該重摻雜n型層TJ2係設置於該DBR層12的上方，例如該穿隧接面層TJ之該重摻雜n型層TJ2係毗鄰設置於該DBR層12的上方；該下披覆層13係毗鄰設置於該重摻雜p型層TJ1的上方。

該下披覆層13為第二傳導型披覆層，例如為p型披覆層。該上披覆層17為一第一傳導型披覆層，例如為n型披覆層。該窗口層18為一第一傳導型窗口層，例如為n型窗口層。該上電極19為一第一傳導型電極，例如為n型電極。

類似於前述第一種實施態樣，該DBR層12也可以用該金屬反射層替換，例如該金屬反射層以黏貼（bond）方式設置於該穿隧接面層TJ下方。因此，本第二種實施態樣該發光元件100的結構是由下而上也可以依序為：該基底11、該金屬反射層、該穿隧接面層TJ、該下披覆層13、該下侷限層14、該主動層15、該上侷限層16、該上披覆層17、該窗口層18及該上電極19。當然，也可以不設置該金屬反射層，此時該穿隧接面層TJ係設置於該基底11的上方，該穿隧接面層TJ可以與該基底11的上表面接觸。

下表三列出本新型發光元件100實施例2（第二種實施態樣）的結構對照表。

表三（實施例2）

層	註釋	材料	摻雜劑	摻雜劑含量（atoms/cm ³）	類型
1	下電極10	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
2	基底11	GaAs	Si	大於1.0x10 ¹⁸	n
3	DBR層12	AlGaAs	Si	6.0x10 ¹⁷	n
穿隧接面層 TJ	重摻雜n型層TJ2	InGaP	Te	大於5.0x10 ¹⁹	n
重摻雜p型層TJ1	GaAs	C	大於5.0x10 ¹⁹	p
4	下披覆層13	AlInP	Mg	9.0x10 ¹⁷	p
5	下侷限層14	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
6	主動層15	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
7	上侷限層16	（Al ₀ _.65Ga ₀ _.35） ₀ _.5In ₀ _.5P	--	--	--
8	上披覆層17	Al ₀ _.5In ₀ _.5P	Si	9.0x10 ¹⁷	n
9	窗口層18	GaP	Si	1.0x10 ¹⁸	n
10	上電極19	GaP	Si/Te	大於5.0x10 ¹⁸	n

實施例2是將傳統LED的n-i-p半導體接面形式轉換成p-i-n形式，本新型發光元件100實施例2（表三）與傳統LED比較例1（表一）相比較，實施例2是在比較例1的DBR層與下披覆層之間，實施例2多增加設置了該穿隧接面層TJ。與比較例1相對應之下，實施例2產生了以下優勢：（1）實施例2的該穿隧接面層TJ將比較例1的p型窗口層，轉置為實施例2的n型窗口層（前述該窗口層18），由於n型窗口層的電阻比p型窗口層的電阻小得多，因此實施例2的該窗口層18具有低電阻，所以該窗口層18具有更佳的電流分佈功效，因而提高了實施例2的發光效率。（2）由於實施例2的該窗口層18為n型窗口層，因此該上電極19也為n型電極，換言之，該穿隧接面層TJ也使得實施例2將比較例1的p型上電極，轉置為實施例2的n型上電極（前述該上電極19），由於n型上電極的電阻比p型上電極的電阻小得多，因此實施例2的該上電極19（n型上電極）相對於比較例1的上電極（p型上電極）而言，更有利於歐姆接觸。（3）意外的發現是，基於載子在n型半導體的移動速率大於載子在p型半導體的移動速率，因此電子/電洞在比較例1是在主動層的上半部耦合而發光，使得光場大部分偏在主動層的上半部，主動層的下半部並無法被有效的運用；然而實施例2利用該穿隧接面層TJ已經使得該上披覆層17、該窗口層18及該上電極19轉置為n型，因此相較於比較例1而言，實施例1的載子由上而下在該上電極19、該窗口層18及該上披覆層17的移動速率大於比較例1的載子由上而下在上電極及窗口層的移動速率，這使得實施例2中之光場L與該主動層15的量子井耦合更趨向在該主動層15的中間位置，使得該主動層15的上半部及下半部皆可以被有效的運用並補償了垂直方向的光場偏移，進而提高模態增益及降低臨界電流值，並使得發光元件100滿足高溫條件下操作及能夠具有高操作速率。另外，實施例2與實施例1相比較之下，實施例2與實施例1的該上披覆層17分別為n型與p型，因此實施例2的載子由上而下在該上電極19、該窗口層18及該上披覆層17的移動速率大於實施例1的載子由上而下的移動速率，這使得實施例2中之光場L與該主動層15的量子井耦合比實施例1更趨向在該主動層15的中間位置，使得實施例2該主動層15的上半部及下半部比實施例1更可以被有效的運用並補償了垂直方向的光場偏移，進而比實施例1更提高模態增益及降低臨界電流值，並使得實施例2發光元件100比實施例1更滿足高溫條件下操作及能夠具有高操作速率。（4）實施例2利用該穿隧接面層TJ已經使得該窗口層18轉置為n型，該窗口層18以矽摻雜，因此不再需要以比較例1窗口層的鎂摻雜，如前所述使用鎂摻雜易有記憶效應而使得磊晶製程中的反應腔背景環境維持及濃度設定參數等製程條件不易控制，所以實施例1相對於比較例1而言製程容易控制；另外，由於實施例2該窗口層18以矽摻雜，基於磊晶製程上以矽摻雜的容易度及穩定度大於鎂摻雜，因此實施例2矽摻雜濃度可以高達1.0x10 ¹⁸atoms/cm ³，而比較例1鎂摻雜濃度僅可達9.0x10 ¹⁷atoms/cm ³，再基於高摻雜濃度有利於降低電阻的因素，所以實施例2該窗口層18的電阻值顯然會低於比較例1窗口層的電阻值，也就是實施例1該窗口層18具有更佳的電流分佈功效，因而提高了實施例1的發光效率。（5）實施例2的該上電極19已經轉置為n型，該上電極19以Si/Te摻雜（濃度為大於5.0x10 ¹⁸atoms/cm ³），因此不再需要以比較例1上電極的高的摻雜濃度（1.0x10 ¹⁹atoms/cm ³）進行碳摻雜，如前所述高的碳摻雜濃度在製程上也並不容易控制，所以採用較低摻雜濃度的實施例2相對於需要高摻雜濃度的比較例1而言製程容易控制，而且所需的摻雜濃度也可以降低。

本新型發光元件是在上披覆層與窗口層之間，或者DBR層與下披覆層之間，設置穿隧接面層。藉由穿隧接面層而使得窗口層及上電極從傳統LED的p型轉置為本新型的n型，由於n型窗口層的電阻比p型窗口層的電阻小得多，因此本新型發光元件的窗口層具有低電阻而有更佳的電流分佈功效，因而提高了發光效率；又由於n型上電極的電阻比p型上電極的電阻小得多，因此本新型發光元件的n型上電極相對於傳統LED的p型上電極而言，更有利於歐姆接觸。基於載子在n型半導體的移動速率大於載子在p型半導體的移動速率，本新型發光元件的載子由上而下在n型上電極及n型窗口層18的移動速率大於傳統LED的載子由上而下在上電極及窗口層的移動速率，使得本新型發光元件中之光場與主動層的量子井耦合更趨向在主動層的中間位置，相較於傳統LED的光場大部分偏在主動層的上半部而言，本新型發光元件主動層的上半部及下半部皆可以被有效的運用。本新型發光元件的窗口層可以用矽取代傳統LED有記憶效應的鎂，以及上電極可以用Si/Te取代傳統LED高摻雜濃度的碳，因此本新型發光元件相較於傳統LED而言製程容易控制。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。另外，本新型的任一實施例或申請專利範圍不須達成本新型所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本新型之權利範圍。

100:發光元件 10:下電極 11:基底 12:DBR層 13:下披覆層 14:下侷限層 15:主動層 16:上侷限層 17:上披覆層 18:窗口層 19:上電極 L:光場 TJ:穿隧接面層 TJ1:重摻雜p型層 TJ2:重摻雜n型層

第1圖，為本新型發光元件實施例1的結構剖視圖。第2圖，為本新型發光元件實施例2的結構剖視圖。

100:發光元件

10:下電極

11:基底

12:DBR層

13:下披覆層

14:下侷限層

15:主動層

16:上侷限層

17:上披覆層

18:窗口層

19:上電極

L:光場

TJ:穿隧接面層

TJ1:重摻雜p型層

TJ2:重摻雜n型層

Claims

一種發光元件，係至少包含：一基底；一穿隧接面層，該穿隧接面層設置於該基底的上方；一下披覆層，該下披覆層設置於該穿隧接面層的上方；一下侷限層，該下侷限層設置於該下披覆層的上方；一主動層，該主動層設置於該下侷限層的上方；一上侷限層，該上侷限層設置於該主動層的上方；一上披覆層，該上披覆層設置於該上侷限層的上方；及一窗口層，該窗口層設置於該上披覆層的上方。
如請求項1所述之發光元件，其中該窗口層為n型窗口層。
如請求項2所述之發光元件，其中該穿隧接面層包含一重摻雜p型層及一重摻雜n型層，該重摻雜p型層係毗鄰設置於該重摻雜n型層的上方。
如請求項3所述之發光元件，其中該重摻雜n型層係設置於該基底的上方，該下披覆層係毗鄰設置於該重摻雜p型層的上方。
如請求項4所述之發光元件，其中一上電極與該窗口層形成歐姆接觸，該上電極為n型電極。